Вопрос №16: Классификация систем.
Системы могут быть классифицированы по следующим признакам: природа элементов, роль человека в создании системы, степень участия людей в реализации управляющих воздействий, степень взаимодействия с внешней средой, уровень сложности, характер взаимосвязей между элементами системы, степень организованности, степень управляемости, уровень централизации, целеполагание, вид отображаемого объекта, реакция на возбуждающее воздействие.
В зависимости от природы элементов различают реальные (физические) и абстрактные системы. Реальные (физические) системы представляют объекты, состоящие из материальных элементов. Среди них могут быть механические, энергетические, биологические, природные, социальные и другие. Абстрактные системы состоят из элементов, не имеющих прямых аналогов в реальном мире. Они создаются путем мысленного отвлечения от тех или иных сторон, свойств, связей, реальных объектов и являются результатом творческой деятельности человека.
В зависимости от роли человека в создании систем различают естественные и искусственные системы. Естественные системы созданы и функционируют без участия человека. Такие системы, как правило, обладают свойствами адаптации, т.е. способностью реагировать на воздействие окружающей среды так, чтобы получить благоприятные результаты для деятельности системы.
Искусственные системы созданы человеком, и им присущи многие свойства естественных систем, например, совместимость и оптимизация. Под совместимостью понимается согласованность характеристик независимых систем при их совместной деятельности. Оптимизация означает приспособление системы к окружающей среде, в результате которого обеспечивается наилучшее функционирование системы в определенном отношении, т.е. в одних отношениях она может быть оптимальна, в других – нет. Поэтому важнейшим направлением анализа искусственных систем является определение критериев оптимальности функционирования и их приоритетности.
По степени участия людей в реализации управляющих воздействий выделяют технические, человеко-машинные и организационные системы.
К техническим относятся системы, которые функционируют без участия человека. Это системы автоматического управления, представляющие собой комплексы устройств для автоматического изменения координат объекта управления с целью поддержания желаемого режима его работы. Человеко-машинные системы предполагают, что деятельность человека сопряжена с техническими устройствами, причем окончательное решение принимает человек, а средства автоматизации лишь помогают ему в обосновании правильности этого решения. К организационным системам относятся социальные системы-группы, коллективы людей, общество в целом.
По степени взаимодействия с внешней средой различают закрытые и открытые системы. Закрытая система отличается тем, что в нее не поступает и из нее не выделяется энергия, масса и информация и, следовательно, она изолирована от внешней среды и ее компоненты не меняются. Открытая система имеет такие отличительные черты, как способность обмениваться со средой массой, энергией и информацией. Закрытость и открытость системы имеют относительный характер и могут меняться в процессе ее развития.
По степени сложности можно выделить простые, большие, сложные и очень сложные системы. Простые системы характеризуются малым числом внутренних связей и легкостью математического описания. Большая система-это система, не наблюдаемая единовременно с позиции одного наблюдателя либо во времени, либо в пространстве, либо в других параметрах, и которая не может рассматриваться иначе как в качестве совокупности априорно выделенных подсистем. Для исследования большой системы необходимо последовательно рассматривать ее по частям, строя ее подсистемы по иерархическим уровням. Сложная система имеет разветвленную структуру и разнообразные внутренние связи, которые поддаются описанию. К ним в первую очередь относятся закрытые системы, построенные для решения многоцелевых задач и отражающие разные стороны характеристики объекта, краткосрочные научно-технические и социально-экономические проблемы. К очень сложным системам относятся следующие: имеющие разные, трудно сравнимые аспекты характеристик объекта; построенные для решения долгосрочных многоцелевых программ; для описания которых необходимо использование нескольких языков; не поддающиеся непосредственному математическому описанию ввиду исключительного многообразия и сложности связей; описание которых включает взаимосвязанный комплекс разных моделей; долгосрочные научно-технические и социально-экономические проблемы.
В зависимости от характера взаимосвязей между элементами системы делятся на детерминированные и вероятностные. Детерминированной считается система, в которой составные части взаимодействуют точно предвиденным образом и если известно предыдущее состояние, то безошибочно можно предсказать ее последующее состояние. Вероятностная система имеет неопределенный характер развития, для нее невозможно сделать точного детального предсказания и любое предсказание относительно поведения такой системы не может выйти из логических рамок вероятностных категорий, при помощи которых это поведение описывается. Следует отметить, что граница между детерминированными и вероятностными системами по мере развития математического аппарата и методов анализа сдвигается в сторону упрощения систем, их детерминации.
По степени организованности можно выделить хорошо организованные и плохо организованные системы. Хорошо организованная система предполагает, что она может быть описана в виде выражения, связывающего цель со средствами. Естественно, что для отображения объекта в виде хорошо организованной системы, необходимо выделить мало значимые элементы и связи с позиции достижения конкретных целей развития системы. Объект в виде хорошо организованной системы будет представлен в тех случаях, когда можно предложить детерминированное описание и экспериментально показать адекватность используемой модели реальному объекту или проблеме. Плохо организованная система характеризуется некоторым набором макропараметров и закономерностями, которые выявляются на основе исследования не всего объекта, а путем изучения определенной, достаточно представительной выборки элементов и компонентов, характеризующих данный объект или процесс. Полученные таким образом характеристики и закономерности распространяются на всю систему в целом.
По степени управляемости различают управляемые и самоорганизующиеся системы. Управляемые системы-это системы, способные изменить свое развитие и движение, переходить в различные состояния под влиянием управляющих воздействий. В них всегда присутствует орган, осуществляющий функции управления. Управляемые системы иерархичны, т.е. имеют многоступенчатое построение, при котором функции управления распределяются между соподчиненными частями системы. Такая система постоянно находится в движении, ей присущ динамический характер. Класс самоорганизующихся систем характеризуется стохастичностью, непредсказуемостью поведения, нестабильностью отдельных параметров, способностью адаптироваться к изменяющимся условиям среды. Системы подобного типа имеют как бы заранее запланированное «конечное» состояние и их поведение направлено на то, чтобы достичь этого состояния, несмотря на неблагоприятные условия окружающей среды.
В зависимости от уровня централизации различают централизованные и децентрализованные системы. Централизованной называется система, в которой некоторый элемент(подсистема) играет главную, доминирующую роль в ее функционировании и его небольшие изменения вызывают значительные изменения всей системы. Децентрализованная система не имеет главной подсистемы. В ней важнейшие подсистемы имеют приблизительно одинаковую ценность и построены не вокруг центральной подсистемы, а соединены между собой последовательно или параллельно.
В зависимости от целеполагания различают целенаправленные и целеустремленные системы. К первым-относятся системы, в которых цели задаются из вне. Во-вторых-цели формируются внутри системы. Целенаправленные системы, как правило, закрытые, целеустремленные системы-открытые.
По виду отображаемого объекта различают природные, технические, биологические, физические, социальные, экономические и др.системы.
По реакции на возбуждающее воздействие бывают активные и пассивные системы. Активные системы способны противостоять воздействиям среды и сами могут на нее воздействовать. У пассивных систем это свойство отсутствует.